試析鋼筋混凝土結構優化設計

高璐

摘 要：隨著我國經濟的飛速發展，建筑行業取得了輝煌的發展成果，施工規模不斷擴大，施工技術不斷改善，雖然依然存在著一些缺陷，但總體而言，整個工程建設行業朝著健康有序的方向發展。隨著施工規模的擴大，鋼筋混凝土建筑結構在工程中被大量的使用，以其獨特的優勢為建筑事業的繁榮奠定了基礎，但是，由于在建筑結構設計尚存在不成熟的之處，設計施工過程中不合理的操作也依然存在，同時，對建筑的使用要求有一定的忽視，這些因素導致出現了很多的設計缺陷，對整個建筑的綜合性能有著極其消極的影響。這里將結合多年的鋼筋混凝土結構設計經驗，探究鋼筋混凝土建筑結構設計優化措施。

關鍵詞：鋼筋混凝土；建筑工程；結構設計；優化研究

一.前言

伴隨著我國建筑行業的迅速發展，工程建筑行業日漸成為了我國國民經濟新的經濟增長點，不僅僅在國民經濟的增長中占據著越來越重要的地位，而且在改善居民生活方式，提高居民的生活質量方面有著巨大的推動作用。隨著鋼筋混凝土建筑結構在建筑行業中的廣泛應用，建筑結構的設計和施工都有了新的標準和要求，在鋼筋混凝土結構的設計施工中，不僅僅要使得結構的平面，立面布置符合相關規則，更要使得建筑結構的各種構件的強度和變形能夠達到相關的標準，同時，要在滿足建筑設計基本目標的基礎上，更加重視建筑結構的抗震設計，提高建筑結構的抗震能力，保證整個建筑結構的質量。

二.鋼筋混凝土建筑結構設計的優化措施

1.嚴格控制鋼筋混凝土建筑結構設計中的各種材料設計

（一）在摻合料選擇方面上。選擇一些增加混凝土強度性能的一些摻合料。

（二）沙，沙石，水泥的配合比上面，優化三者配合比。

（三）在水泥的選擇方面上。根據工程的需要，選擇相對應的水泥。

（四）在鋼筋的選型上面。比如，用U型鋼，工字鋼代替圓形鋼。

2.結構體系的選型方面

由于大開間剪力墻結構體系，可以做到房間不露出梁柱，有效空間大、隔音效果較好，當采用鋼制模板時，墻面和樓板表面平整并且不需要在濕作業的情況下抹灰。另外該結構體系不但用鋼量少，施工周期短、造價低，還具有整體性強、側向剛度大等優點，有利于抗風抗震，所以自九十年代起建筑結構體系基本上都采用大開間現澆鋼筋混凝土剪力墻結構。隨著經濟的發展，為了進一步降低建筑造價，近幾年來部分地區越來越多地采用短肢剪力墻與簡體或一般剪力墻組成的結構體系。這個結構體系也屬于剪力墻結構的一種。它的特點是建筑平面布置更具靈活性，并且又能節省鋼筋和混凝土用量，減輕建筑的總重量，從而降低地基基礎造價。

3.建筑結構的基礎設計方面

在建筑的基礎設計中，要綜合考慮建筑場地的地質情況以及水位、使用功能、上部結構類型、施工條件和相鄰建筑的相互影響，以保證建筑物不會過量沉降或傾斜，而且還能滿足正常使用要求。另外還要注意相鄰地下建筑物及各類地下設施的位置，以保證施工的安全。

4.建筑結構設計的抗震方面

（一）房建結構設計要從建筑的全局出發

全面考慮各種建筑部位的功能，在此基礎上，科學設計每個部分的構件，保證每個部件之間的契合，促使每個部件或者是若干部件組合起來可以完成某一特定的設計要求，滿足一定的現實需求，同時，通過抗震設計，使得每個構件都可以具有相應的承載力，當地震來襲，每個構件都可以有著一定的次序先后破壞，整體組合構件將會有著更強大的承載力和柔性，從而延緩地震破壞的速度，消耗爆發的能量。增強建筑的整體抗震能力。

（二）要嚴格選擇地基選址

地基選址是進行建筑結構設計的基礎，因此，在房間結構抗震設計中，要科學避開山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本著堅硬，牢固，平坦，開闊的選址原則。親身實地，利用先進技術設備，進行地質勘探，山石水土監測，并取樣論證，科學嚴謹分析。力求使得整個地基牢固可靠，地質穩定無滲漏，無坍塌，無暗河，無熔巖，無火山……從而保證整個地基不會因為承載而發生小范圍的坍塌。影響到整體承載能力和抗震能力設計。

（三）采用合理的建筑平立面

建筑物的動力性能基本上取決于其建筑布局和結構布置。建筑布局簡單合理，結構布置符合抗震原則，通過無數次的實驗表明，簡單、規則、對稱的建筑結構抗震能力強，對延緩地震烈度范圍延伸，消耗地震的能量，減少地震對整體結構的破壞，而且，對稱結構容易準確計算其地震反應。

5. 加強對連梁的設計優化

（一）對連梁的剛度進行折減

連梁由于跨高比較小與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下的內力往往很大，在連梁遇到外力發生屈服的過程中，主要有幾個表現，比如出現裂縫，連梁的剛度減弱，內力發生重新分布，因此，一般而言，在進行建筑結構設計之前，要對連梁的剛度實施折減，從高規中的相關條款解釋而言，是要對整個混凝土建筑結構的各個環節的剛度和彈性進行比較科學合理的分析，但是，在具體實際的操作過程中，各個部分的構件都需要承擔比較大的彎矩和剪力，并且配筋設計具有很大的難度，因而，在筆者多年的建筑結構設計過程中，可以減少對豎向荷載能力的考慮，而更多的進行適當的開裂設計，將內力轉移到墻體上去，如此，可以更好的實現建筑結構設計的優化。

（二）在設計過程中適當的減少連梁的高度

在進行連梁的設計中，為了達到降低連梁剛度，減少地震影響效果的目的，可以在保證整個建筑功能的基礎上，讓連梁的總體的跨度不斷增加，如此，可以很大程度的讓連梁的整體高度降低，一定程度而言，也使得可以講整個連梁的整體承載能力控制在一定的范圍之內，既可以讓設計得到優化，又可以讓建筑的功能得到正常發揮。

（三）在連梁設計過程中適當增加厚度

在進行連梁設計，在做好各種構件的設計優化的基礎上，可以讓連梁的整體截面的寬度進一步擴大，如此，不僅僅可以讓建筑結構整體的剛度變大，也能夠讓整個地震過程中產生的各種內力作用相對而言變得更大。而且，由于連梁的抗剪承載力與連梁寬度的增加成正比。通過剪力墻的厚度增加，也有可能達到讓連梁抗剪承載力符合限度的目的。

（四）提高混凝土等級

為了讓連梁的抗剪承載能力不會超過規定個標準，可以合理的提高剪力墻的混泥土的等級，當混泥土的等級得到提升，混泥土的彈性模量增加比例會小于抗剪承載力的提升比例，從而，可以達到控制目標。

6.建筑結構設計的施工方面

為滿足結構承載力的需求，通常在結構設計中柱與梁板選擇不同強度等級的混凝土。施工規范規定柱的施工縫宜留設在梁底標高以下20mm-30mm處，其原則是施工縫宜留在結構受力小且便于施工的位置。施工時，為方便柱身混凝土的下料與振搗，在梁內鋼筋未綁扎之前進行澆注。按施工規范的要求，當梁柱的混凝土強度等級不同時，節點處應按。弱梁強柱”的原則。在實際施工中，施工班組制定合理的節點保證措施，監理人員加強對澆注質量的監管和提高整體結構的抗震性能十分重要。

三.結束語

鋼筋混凝土建筑結構設計是一項專業性極強的工作，必須綜合考慮到多種因素，既要滿足居民的生活生產多種需要，更要從地震防護，防水防滲漏等各種因素對建筑結構做出性能設計，同時，從城市整體的人文自然，交通政治等各方面的因素出發，選擇合理的建筑結構體系，做出科學嚴謹的設計，實現實用價值和美學價值的統一，為整個建筑業的發展和居民生活質量的提高，奠定基礎。